(57)【要約】      （修正有）【課題】使用時における移動路面の起伏や傾き，滑りによって各バレルに生じる振動を軽減させることができるとともに、全方向へのスムースな移動を可能としたオムニホイールを提供する。【解決手段】先端部が分岐された複数の支持脚４，５，６が中央部から径方向に延設されたバレルフレーム２の中央部を起点として、周方向に支持脚４，５，６を相互に変位させて固着し、各バレルフレーム２の支持脚４，５，６間において、支持脚４，５，６の先端を対向させるとともにバレル軸孔９を穿設したブラケット４ａ〜６ｂとして分岐し、隣接する支持脚４，５，６間におけるブラケット４ａ〜６ｂのバレル軸孔９に軸支されたバレル支持軸にバレルを回転可能に軸支してなるオムニホイールにおいて、ブラケット４ａ〜６ｂとして分岐された支持脚４，５，６の谷部１０に、中央部の軸方向に回転可能な補助輪を設けた。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部が分岐された複数の支持脚が中央部から径方向に延設されたバレルフレームの中央部を起点として、周方向に支持脚を相互に変位させて固着し、各バレルフレームの支持脚間において、支持脚の先端を対向させるとともにバレル軸孔を穿設したブラケットとして分岐し、隣接する支持脚間におけるブラケットのバレル軸孔に軸支されたバレル支持軸にバレルを回転可能に軸支してなるオムニホイールにおいて、
ブラケットとして分岐された支持脚の谷部に、中央部の軸方向に回転可能な補助輪を設けたことを特徴とするオムニホイール。
【請求項２】
バレルの外周縁の位置と補助輪の外周縁の位置をオムニホイールの径方向において一致させた請求項１記載のオムニホイール。
【請求項３】
上部に形成された空間部を介して対向配置された起立片に補助輪支持軸を軸支し、該補助輪支持軸に補助輪を空間部内において回転可能に軸支した補助輪取付具を支持脚の谷部に埋設してなる請求項１又は２記載のオムニホイール。
【請求項４】
中央部を中心とする回転により、複数のバレルフレームに軸支したバレルが交互に接地することで、中央部と直交する方向に移動可能であるとともに、バレル支持軸を中心とするバレルの回転及び補助輪支持軸を中心とする補助輪により中央部の軸方向に移動可能である請求項１，２又は３記載のオムニホイール。
【請求項５】
中央部に中央軸孔を穿設した請求項１，２，３又は４記載のオムニホイール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボット等の各種移動体やコンテナ，台車等の各種搬送手段において使用されるオムニホイール（全方向移動車輪）に関し、特には使用時における振動を低減させるとともに、全方向へのスムースな移動を可能としたオムニホイールに関する。
【背景技術】
【０００２】
オムニホイールは、バレルフレームの外周部に複数のバレル（樽型ローラ）を装備してなり、バレルを接触面としたバレルフレームの回転による移動と、バレルフレームの周方向と直交する方向へのバレルの回転による移動が可能であり、これらの移動を組み合わせることによって全方向に移動することが可能である。このオムニホイールの基本構造は公知の構造であり、複数のバレルフレームを相互に変位させて組み合わせたり、バレルの数を変更する等の種々の構成のオムニホイールが提供されている。
【０００３】
また、このオムニホイールを利用した各種移動体や搬送手段も提供されている。例えば、特許文献１によれば、オムニホイールを使用することによって実質的に任意の方向に移動することが可能な全方向移動台車が提供され、特許文献２によれば、進行方向における操作力の変動を抑制し、直進性を確保するとともに振動も生じないとする全方向移動車輪及び搬送台車が提供されている。特に近時は産業用からレジャーやホビー用の各種ロボットの移動手段としてオムニホイールが注目されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２３３２１９号公報
【特許文献２】特開２００７−２８３８０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
オムニホイールの移動時において、移動路面が平滑であり、かつ、バレルと移動路面との接触角度が常に直角に維持されているのであれば、理論上の振動は発生しない。しかしながら、現実には移動路面には起伏や傾き，滑りが生じることがあり、これらがオムニホイールに振動を発生させる原因となっている。また、オムニホイールは、複数のバレルが交互に移動路面と接触するため、バレルのリレー時に振動が発生することがある。これらのオムニホイールの移動時における振動は、微量であったとしてもロボット等のモータ制御の負荷電流の起伏を生じ、モータ制御に必要なフィードバック値を不安定にさせてしまう。
【０００６】
例えば、図１２に示すオムニホイール２１は、２組のバレルフレーム２２ａ，２２ｂの外周部に等間隔でそれぞれ３個のバレル２３ａ，２３ｂを装備し、バレルフレーム２２ａ，２２ｂを相互に６０度変位させて固着した公知の構成である。このオムニホイール２１のバレル２３ａ，２３ｂを移動路面２４に対する接触面としたバレルフレーム２２ａ，２２ｂの回転による移動の場合、矢印Ａ方向に示すバレル２３ａと矢印Ｂに示すバレル２３ｂが交互に移動路面と接触する。このバレル２３ａとバレル２３ｂのリレー時にオーバラップ部２５では、振動を吸収できないことがある。
【０００７】
従来、特許文献１に示すように、オムニホイール自体には振動に対する格段の対策は施されていなかった。これに対して、特許文献２に示すように、バレル間に、摩擦係数の小さな摺動部を配置し、移動路面に摺動部をバレルとともに接触させることによって、オムニホイールを備えた搬送台車による搬送時の振動を抑制する手段も提供されている。しかしながら、特許文献２に示す手段によれば、摺動部によってバレルのリレー時における振動を軽減することは可能であるが、移動路面の起伏や傾き，滑りによって各バレルに生じる振動を軽減することはできない。また、特許文献２に示す摺動部はオムニホイールの移動については格段の効果を有さないばかりか、かえってスムースな移動を阻害する原因ともなっている。
【０００８】
そこで、本発明者らは前記した従来の課題を解決し、使用時における移動路面の起伏や傾き，滑りによって各バレルに生じる振動を軽減させることができるとともに、全方向へのスムースな移動を可能としたオムニホイールを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するために、先端部が分岐された複数の支持脚が中央部から径方向に延設されたバレルフレームの中央部を起点として、周方向に支持脚を相互に変位させて固着し、各バレルフレームの支持脚間において、支持脚の先端を対向させるとともにバレル軸孔を穿設したブラケットとして分岐し、隣接する支持脚間におけるブラケットのバレル軸孔に軸支されたバレル支持軸にバレルを回転可能に軸支してなるオムニホイールにおいて、ブラケットとして分岐された支持脚の谷部に、中央部の軸方向に回転可能な補助輪を設けたオムニホイールを基本として提供する。そして、バレルの外周縁の位置と補助輪の外周縁の位置をオムニホイールの径方向において一致させる。
【００１０】
また、上部に形成された空間部を介して対向配置された起立片に補助輪支持軸を軸支し、該補助輪支持軸に補助輪を空間部内において回転可能に軸支した補助輪取付具を支持脚の谷部に埋設し、中央部を中心とする回転により、複数のバレルフレームに軸支したバレルが交互に接地することで、中央部と直交する方向に移動可能であるとともに、バレル支持軸を中心とするバレルの回転及び補助輪支持軸を中心とする補助輪により中央部の軸方向に移動可能とするとともに、中央部に中央軸孔を穿設した。
【発明の効果】
【００１１】
以上記載した本発明によれば、ブラケットとして分岐された支持脚の谷部に、中央部の軸方向に回転可能な補助輪を設けているため、移動路面の起伏や傾き，滑りによって各バレルに振動が生じたとしても、補助輪が移動路面に接地することによって、各バレルにおいて振動を吸収することができる。また、補助輪によって全方向へのスムースな移動が可能となる。そのため、全方向におけるオムニホイールの安定した走行を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明にかかるオムニホイールの全体斜視図。
【図２】本発明にかかるオムニホイールの側面図。
【図３】本発明にかかるオムニホイールの正面図。
【図４】バレルフレームの全体斜視図。
【図５】バレルの全体斜視図。
【図６】図２の要部拡大図。
【図７】図２のＡ−Ａ断面図。
【図８】図７の要部拡大図。
【図９】補助輪の正面図。
【図１０】補助輪の縦断面図。
【図１１】本発明にかかるオムニホイールの作用説明図。
【図１２】従来のオムニホイールの作用説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、ブラケットとして分岐された支持脚の谷部に、中央部の軸方向に回転可能な補助輪を設けたことに特徴を有する。以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明にかかるオムニホイール１の全体斜視図、図２は側面図、図３は正面図である。オムニホイール１は、バレルフレーム２の外周部に、複数のバレル３（樽型ローラ）を装備してなる。
【００１４】
図４はバレルフレーム２の全体斜視図であり、先端部が分岐された３本の支持脚４，５，６が中央部としての中央軸孔７から径方向に等間隔で延設された２組のバレルフレーム２を、中央軸孔７を起点として周方向に支持脚４，５，６を相互に６０度変位させて固着してある。そして、支持脚４，５，６間に、それぞれバレル支持軸８を軸支し、バレル支持軸８に、図５に示すバレル３を回転可能に軸支している。バレル３は中央部が膨出した樽型であり、長手方向中央部にバレル支持軸８を密接状態に挿通可能なバレル支持軸挿通孔２０が形成されている。
【００１５】
なお、図示例では、３本の支持脚４，５，６を採用したが、複数であれば任意の本数でよく、４本以上としてもよい。また、支持脚４，５，６の変位角度もその数に応じて適宜の角度を設定すればよい。更に、図示例では、同一構成の２組のバレルフレーム２を固着してあるが、３組以上のバレルフレーム２を組み合わせるようにしてもよい。
【００１６】
そして、支持脚４，５，６間において対向するように、支持脚４，５，６の先端を、それぞれブラケット４ａ，４ｂ、ブラケット５ａ，５ｂ、ブラケット６ａ，６ｂとして分岐している。即ち、支持脚４のブラケット４ａと支持脚５のブラケット５ｂが、支持脚５のブラケット５ａと支持脚６のブラケット６ｂが、支持脚６のブラケット６ａと支持脚４のブラケット４ｂが対向して配置されている。このブラケット４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂには、それぞれバレル軸孔９が対向するように穿設されており、ブラケット４ａ，５ｂ間、ブラケット５ａ，６ｂ間、ブラケット６ａ，４ｂ間にそれぞれバレル支持軸８が軸支している。バレル３は、図５に示すように樽型のフリーローラである。７は中央部としての中央軸孔である。図示例では、オムニホイール１の中央部を、バレルフレーム２の中央軸孔７として形成したが、予め中央軸孔７に中央軸を挿通した構成としてもよい。なお、上記したオムニホイール１の基本構造は公知の構造である。
【００１７】
本発明では、図２、図６に示すように、ブラケット４ａ，４ｂ間，ブラケット５ａ，５ｂ間，ブラケット６ａ，６ｂ間に形成された谷部１０に、それぞれ中央部の軸方向に回転可能な補助輪１１を設けている。図９，図１０において、１２は補助輪取付具であり、上部に形成した空間部１２ａを介して対向配置された起立片１２ｂ，１２ｃに補助輪支持軸１３を軸支し、空間部１２ａ内において補助輪支持軸１３を補助輪１１に挿通することにより、補助輪１１を回転可能に軸支している。
【００１８】
この補助輪１１を軸支した補助輪取付具１２を支持脚４，５，６の谷部１０に、図２、図６に示すようにバレル３の外周縁の位置と補助輪１０の外周縁の位置をオムニホイール１の径方向において一致させるように埋設している。また、谷部１０には空間部１０ａ（図７、図８参照）が穿設されており、谷部１０内に埋設した補助輪取付具１２の空間部１２ａ内において、補助輪１１の回転を可能としている。なお、図において１４はブッシュであり、補助輪１１に挿通した補助輪支持軸１３の外周部に装着されている。１５は補助輪支持軸１３の固定具、１６は補助輪１１と起立片１２ｂ，１２ｃ間に介在させたワッシャである。
【００１９】
上記した構成のオムニホイール１は、中央軸孔７を中心とする回転により、複数のバレルフレーム２に軸支したバレル３が交互に接地することで、中央軸孔７と直交する方向に自在に移動できるとともに、バレル支持軸８を中心とするバレル３の回転により中央軸孔７の軸方向に自在に移動することができ、その結果全方向に移動することが可能である。この移動時において、図１１の矢印Ａに示すように、オムニホイール１の一方のバレルフレーム２ａが移動路面１７に接地しているときは、接地しているバレル３ａの移動方向における中央部において、他方のバレルフレーム２ｂに設けた補助輪１１ｂが移動路面１７に接地している補助輪域部１８を設けている。よって、オムニホイール１はバレル３ａと補助輪１１ｂによって支持されていることとなる。また、オムニホイール１の回転が進行し、一方のバレルフレーム２ａのバレル３ａから、他方のバレルフレーム２ｂのバレル３ｂにバレルをリレーする際には、バレル３ａとバレル３ｂが共に接地するオーバーラップ部１９を設けている。
【００２０】
一方、図１１の矢印Ｂに示すように、オムニホイール１の他方のバレルフレーム２ｂが移動路面１７に接地しているときは、接地しているバレル３ｂの移動方向における中央部において、一方のバレルフレーム２ａに設けた補助輪１１ａが移動路面１７に接地している。このときオムニホイール１はバレル３ｂと補助輪１１ａが接地している補助輪域部１８によって支持されていることとなる。また、オムニホイール１の回転が進行し、他方のバレルフレーム２ｂのバレル３ｂから、一方のバレルフレーム２ａのバレル３ａにバレルをリレーする際には、バレル３ｂとバレル３ａが共に接地するオーバーラップ部１９を設けている。
【００２１】
よって、オムニホイール１は、バレル３ａからバレル３ｂへのリレー時、及びバレル３ｂからバレル３ａのリレー時には、それぞれオーバーラップ部１９によって支持されているとともに、どちらかのバレル３ａ（３ｂ）での走行中には、補助輪１１（１１ａ，１１ｂ）を装備しているため、移動路面１７に起伏や傾き，滑りに起因する何らかの振動が発生したとしても、補助輪１１（１１ａ，１１ｂ）で振動を吸収することができ、バレル３（３ａ，３ｂ）の移動路面１７への接地時における振動を緩和し、オムニホイール１の安定した走行を実現することができる。
【００２２】
更に、補助輪１１（１１ａ，１１ｂ）は単に振動を吸収するだけでなく、バレル支持軸８を中心とするバレルの回転時において、補助輪支持軸１３を中心として中央軸孔７の軸方向に回転することにより、オムニホイール１の全方向への安定した走行を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
以上記載した本発明によれば、ブラケットとして分岐された支持脚の谷部に、中央部の軸方向に回転可能な補助輪を設けているため、移動路面の起伏や傾き，滑りによって各バレルに振動が生じたとしても、補助輪が移動路面に接地することによって、各バレルにおいて振動を吸収することができる。また、補助輪によって全方向へのスムースな移動が可能となる。そのため、全方向におけるオムニホイールの安定した走行を実現することができる。
【符号の説明】
【００２４】
１…オムニホイール
２…バレルフレーム
３…バレル
４，５，６…支持脚
４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ…ブラケット
７…中央軸孔
８…バレル支持軸
９…バレル軸孔
１０…谷部
１１…補助輪
１２…補助輪取付具
１２ａ…空間部
１２ｂ，１２ｃ…起立片
１３…補助輪支持軸
１４…ブッシュ
１５…固定具
１６…ワッシャ
１７…移動路面
１８…補助輪域部
１９…オーバーラップ部
２０…バレル支持軸挿通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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